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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von Ausrüstungen,
welche durch Industrieroboter zum Greifen von Werkstücken oder
Baugruppen, die verarbeitet oder zusammengebaut werden, verwendet
werden können.
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Ausrüstungen
dieser Art werden verwendet z.B. in der Automobilindustrie zum Stützen von
Baugruppen oder Unterbaugruppen von Körpern von Motorfahrzeugen während Schweißarbeitsgängen und/oder
Zusammenbauarbeitsgängen
verschiedener Art, welche typisch mit automatischen Schweißvorrichtungen
und/oder Zusammenbauvorrichtungen durchgeführt werden.
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Sei
den obigen Anwendungen existiert natürlich das Bedürfnis zu
garantieren, dass der Industrieroboter das Werkstück oder
die Baugruppe, auf welchem oder welcher es notwendig ist, zu arbeiten,
in einer rigorosen vorbestimmten präzisen Position stützen wird.
Greifausrüstungen,
die durch Roboter für
die vorstehenden Zwecke verwendet werden, präsentieren natürlich einen
Teil, der dazu bestimmt ist, direkt mit dem Roboter verbunden zu
werden, und eine Vielzahl von Referenz- und Positionierungselementen,
die dazu bestimmt sind, das Werkstück zu erfassen oder die Baugruppe,
die zu stützen
ist, welche garantieren, dass die letztere sich in einer vorbestimmten
Position in Bezug auf die Referenz- und Positionierungselemente
befinden wird. Offensichtlich ist es auch wesentlich, dass die Struktur
der Greifausrüstung
eine rigoros vorgegebene starre Geometrie präsentieren sollte, welche garantieren
wird, dass die verschiedenen Referenz- und Positionierungselemente
sich in rigoros vorbestimmten Raumpositionen in Bezug auf den Ausrüstungsteil
befinden, der direkt mit dem Roboter verbunden ist.
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In
der Vergangenheit wurde zum Zweck der Garantie einer starren und
präzisen
Geometrie der Ausrüstung
herkömmlich
eine Greifausrüstung
angewendet, die eine Struktur hatte, welche aus zusammengeschweißten Metallelementen
hergestellt war. Falls einerseits die Lösung eine Struktur garantieren könnte, mit
einer rigoros vorgegebenen Geometrie, zieht sie andererseits beträchtliche
Probleme nach sich, wenn es erforderlich ist, die gleiche Ausgangsgeometrie
zu reproduzieren, z.B. nach einer möglichen Beschädigung der
Struktur, die auf eine Kollision mit einem externen Körper während der
Verwendung der Ausrüstung
durch den Roboter erfolgt. Offensichtlich ist es in einer solchen
Eventualität
weder möglich
zu garantieren, dass die verformte geschweißte Struktur wieder in die
Ausgangsgeometrie zurückgebracht
werden kann, noch zu zertifizieren, dass die Struktur in die Ausgangsgeometrie
auf einfache und schnelle Weise zurückkehren wird.
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Wenn
ein Versuch unternommen wird, das vorstehende Problem zu lösen, indem
für die Greifausrüstung eine
Struktur angewendet wird, die aus miteinander lösbar verbundenen Elementen
besteht, ergibt sich das neue Problem zu garantieren, dass die zusammengebaute
Struktur eine rigorose, präzise
und vorgegebene Geometrie aufweist, und vor allen Dingen, dass diese
Geometrie reproduzierbar sein wird, z.B. nach einer Deformation
oder einem Versagen von einem oder mehreren ihrer Bauteile, die
sich aus einer zufälligen
Kollision ergibt, auf eine Weise, die einfach, schnell und leicht
zertifizierbar ist.
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Eine
Ausrüstung
wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben, ist aus US-A-2001/0004431 bekannt.
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Der
Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, eine wirksame und wirkungsvolle
Lösung
für das
vorstehende Problem bereitzustellen.
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Um
dieses Ziel zu erreichen, ist der Gegenstand der Erfindung eine
Ausrüstung,
die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
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Dank
der oben angegebenen Eigenschaften ist die Ausrüstung gemäß der Erfindung in der Lage, eine
wirksame Lösung
für alle
oben dargelegten Probleme bereitzustellen. Die Tatsache, dass sie
aus Modulen hergestellt ist, die miteinander auf entkoppelbare Weise
verbunden sind, ermöglicht
offensichtlich die leichte Wiederherstellung der Module, welche deformiert
oder irgendwie beschädigt
sind, z.B. als Folge von zufälligen
Kollisionen, ohne dass das Erfordernis zur Ersetzung der gesamten
Struktur besteht. Die Verwendung der Bauteile, welche aus Modulen
in der Form von zusammensetzbaren Metallelementen besteht, vereinfacht
und rationalisiert den Zusammenbau der Struktur der Ausrüstung. Schließlich stellt
die Voranordnung der vorstehenden Kerbenpaare in den Schlitzen der
zusammensetzbaren Elemente in vorbestimmten Intervallen zur Erfassung der
Führungsbuchsen
für die
Verbindungsschrauben ein einfaches und gleichzeitig extrem wirksames
Mittel bereit, um die bequeme Wiederholbarkeit der Geometrie der
Struktur zu garantieren. In der Praxis geben tatsächlich die
verschiedenen gegenüberliegenden
Kerbenpaare entlang der äußeren Oberfläche des
zusammensetzbaren Elementes eine Folge von Sitzen vor, die in gleichen
Abständen
voneinander angelegt sind, welche zur Positionierung der Verbindungsschrauben
verwendet werden können.
Die Sitze stellen daher im zusammensetzbaren Element eine Art von
Indexierung bereit, die dem Anwender eine unmittelbare Identifizierung
des Verbindungspunktes erlaubt, welcher demnach einzigartig durch Zählen der
Anzahl von Sitzen entlang dem zusammensetzbaren Element vorgegeben
ist, beginnend von einem Ende des zusammensetzbaren Elementes bis
zum Sitz, in welchem es gewünscht
ist, die Verbindungsschraube zu erfassen. Die obige Grundprinzip
kann bei allen Verbindungen zwischen den zusammensetzbaren Elementen
verwendet werden, welche die Struktur der Greifausrüstung aufbauen, ebenso
wie bei der Verbindung der zusammensetzbaren Elemente mit einem
Bauteil, typisch einer Platte, das dazu bestimmt ist, mit dem Industrieroboter verbunden
zu werden.
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Entsprechend
einer weiteren Eigenschaft der Erfindung enthält die Struktur der Greifausrüstung zum
Stützen
eines zu positionierenden Elementes oder zum Be zug auf die zu greifende
Baugruppe auch eine modulare netzförmige Struktur, welche Stangen
mit kreisförmigem
Querschnitt und Blöcke zur
Verbindung der Stangen umfasst, in welcher Referenzvorrichtungen
den Bezug auf die korrekte gegenseitige Position jeder Stange in
Bezug auf einen jeweiligen Block bereitstellen, wobei jede der Referenzvorrichtungen
einen Körper
enthält,
der auf einer Stange befestigt werden kann, und der mit Bezugsmitteln
ausgestattet ist, die in einen jeweiligen Block eingreifen können.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
der Körper
aus einem ringförmigen
Element hergestellt, das eine Nabe hat, welche dazu entworfen ist,
auf eine Stange gepasst zu werden und die mit wenigstens einem radialen
Loch zur Erfassung eines Verbindungsstiftes zur Verbindung der Nabe
mit der Stange ausgestattet ist, und einem ringförmigen Kranz oder einer Krone,
die mit einer umfänglichen Folge
von Löchern
ausgestattet ist, welche Achsen parallel zur Achse der Nabe haben
und die wahlweise durch einen axialen Verbindungsstift zur Verbindung
der Krone mit einem jeweiligen Block erfasst werden können.
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Dank
der vorstehenden Eigenschaften kann die netzförmige Struktur mit kreisförmigen Stangen, welche
jedes Referenz- oder Positionierungselement stützt, auf einfache und schnelle
Weise zusammengebaut werden, die rigorosen Bezug auf die gewünschte Geometrie
garantiert.
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Weiter
Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden klar aus der nachfolgenden
Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen zu Tage treten,
welche lediglich als nicht beschränkendes Beispiel bereitgestellt
werden und in welchen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels von Ausrüstungen
zum Greifen von einer Baugruppe eines Körpers eines Motorfahrzeugs
ist, welche durch einen Industrieroboter verwendet werden kann;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines extrudierten zusammensetzbaren Aluminiumelementes ist,
welches ein Modul einer Struktur der Ausrüstung aus 1 aufbaut;
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2A eine
Ansicht in vergrößertem Maßstab eines
Details aus 2 ist;
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3 eine
perspektivische Ansicht von verschiedenen möglichen Ausführungsformen
des Oberteils der Ausrüstung
ist, wobei das Teil dazu entworfen ist, mit dem Industrieroboter
gekoppelt zu werden;
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4 ein
Querschnitt ist, der entlang der Linie IV-IV aus 3 genommen
ist;
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5 eine
perspektivische Ansicht in vergrößertem Maßstab einer
netzförmigen
Struktur zum Stützen
eines Positionierungselementes ist; und
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6 eine
Ansicht in vergrößertem Maßstab eines
Details aus 5 ist.
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In 1 bezeichnet
das Bezugszeichen 1 als Gesamtes einen Ausrüstungsgegenstand,
der durch einen Industrieroboter zum Greifen einer Baugruppe eines
Körpers
eines Motorfahrzeugs verwendet werden kann, welcher schematisch
in 1 dargestellt ist und mit A bezeichnet ist. Die
Ausrüstung 1 enthält eine
modulare netzförmige
Struktur, vorgegeben durch eine Vielzahl von Modulen 2,
welche miteinander mittels Schraubenverbindungen verbunden sind,
und von denen jedes aus extrudierten zusammensetzbaren Elementen,
die aus Metall hergestellt sind, hergestellt ist, z.B. Aluminium.
Das Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Platte zur Verbindung
der Ausrüstung
mit einem Industrieroboter. In dem Ausführungsbeispiel, welches in 1 dargestellt
ist, ist die Platte an der Oberseite der zwei Module 2 verbunden,
welche parallel zueinander sind und wiederum an ihren Enden mit
zwei weiteren Modulen 2 verbunden sind, die parallel zueinander
und orthogonal zu den Modulen des ersten Paares angelegt sind. Der
obige Aufbau ist auch in 3 gezeigt, wo er mit 1A bezeichnet
wird. 3 veranschaulicht mögliche Varianten des Aufbaus,
welche jeweils mit 1B, 1C, 1D und 1E bezeichnet
sind.
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Wie
es auch in 1 gezeigt wird, kommen vertikal
vom oberen Teil der Struktur 1 weitere Module 2 herab.
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Die
oben beschriebene Struktur stützt
eine Vielzahl von Positionierungs- und/oder Bezugselementen für die Baugruppe
A, welche mit P bezeichnet werden. Die verschiedenen Bezugselemente
P sind mit der aus Modulen 2 gebildeten netzförmigen Struktur
mittels weiterer netzförmiger
Strukturen 4, die Stangen 5 mit kreisförmigem Querschnitt
aufweist, und Verbindungsblöcken 6 verbunden.
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2 veranschaulicht
ein Beispiel des Moduls 2, das aus einem extrudierten zusammensetzbaren
Aluminiumelement gebildet wird. In dem veranschaulichten Beispiel
umfasst das Modul 2 einen Mittelkanal 7, welcher
allein zum Zweck der Reduzierung des Gewichts der Struktur bereitgestellt
ist, und einen im Wesentlichen rhomboedrischen Querschnitt hat,
bei dem jede Seite des Rhombus einer jeweiligen Kante des Moduls 2 gegenüberliegt,
das einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt hat. In der
Wand auf jeder Seite des zusammensetzbaren Elementes 2 sind
zwei longitudinale Mulden 8 hergestellt, welche auf die
jeweilige äußere Oberfläche 9 des
zusammensetzbaren Elementes mittels eines beschränkten Einlasses ausleiten,
der durch einen longitudinalen Schlitz 10 vorgegeben wird.
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Entlang
jedem longitudinalen Schlitz 10 sind in rigoros konstanten
Intervallen der Länge
L Paare von kreisförmigen
Kerben 11 bereitgestellt (siehe das vergrößerte Detail
aus 2A), welche jeweilige Sitze für Führungsbuchsen (zwei der Buchsen
können in 4 gesehen
werden und sind mit 13 bezeichnet) zur Erfassung der Verbindungsschrauben
(welche in 4 gesehen werden können und
mit 14 bezeichnet sind) der verschiedenen Module der Struktur
bereitstellen.
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4 veranschaulicht
ein Beispiel der Verbindung mit Bezug auf die Verbindung zwischen
der Platte 3 und den zwei Modulen 2, die damit
verbunden sind. Wie erkannt werden kann, hat die Platte 3 Löcher 15 zur
Erfassung der Verbindungsschrauben 14. Jede Schraube 14 weist
einen Kopf 16 auf, welcher auf der Oberseite der Platte 3 ruht
und durchquert eine Führungsbuchse 13,
die in einem Sitz aufgenommen wird, welcher durch ein Paar Kerben 11 im
zusammensetzba ren Element 2 vorgegeben wird. Die longitudinale
Mulde 8, welche unmittelbar unterhalb angelegt ist, nimmt
eine Mutter 17 zur Befestigung der Schraube 16 auf.
Die gleiche Verbindung, welche in 4 gezeigt
ist, kann natürlich
reproduziert werden zur Verbindung der Module 2 miteinander.
Folglich, wie gesehen werden kann, wird die gesamte Ausrüstungsstruktur
mittels entkoppelbarer Verbindungen erhalten. Zur gleichen Zeit
ermöglicht es
die Verteilung der Sitze für
die Führungsbuchsen 13,
die aus Paaren von gegenüberliegenden
Kerben 11 bestehen, in gleichmäßigen Intervallen, einen unmittelbaren
Bezug zur Positionierung der verschiedenen Verbindungsschrauben
zu erhalten. Jedes Modul 2 wird eine Komponente ähnlich zu
jenen bilden, die im Spiel "Meccano" (eingetragenes Warenzeichen)
verwendet werden, wo der Verbindungspunkt unmittelbar durch Zählen der
Verbindungslöcher identifiziert
wird, beginnend von einem Ende des Bauteils. Im Fall der vorliegenden
Erfindung hat jedes Modul der Greifausrüstung eine ausgerichtete Verteilung
der Sitze, die in gleichen Abständen
voneinander angelegt sind, welche es möglich macht, jegliche gewünschte Geometrie
mit extremer Leichtigkeit und Schnelligkeit zu reproduzieren.
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Natürlich kann
die Annahme des Querschnittes der extrudierten zusammensetzbaren
Elemente 2, welche die Module der Struktur aufbauen, beliebig sein
und sogar insgesamt verschieden von derjenigen, die hierin lediglich
als Beispiel veranschaulicht ist.
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5 zeigt
ein Detail eines Beispiels einer netzförmigen Struktur 4 zum
Stützen
eines Bezugsstiftes, der dazu bestimmt ist, einen entsprechenden Sitz
in der Baugruppe zu erfassen, welche verarbeitet wird, um die präzise Positionierung
derselben zu garantieren. Wie auch aus 1 ersehen
werden kann, ist die Struktur 4 aus Stangen 5 mit
kreisförmigem Querschnitt
hergestellt, von denen jede an einem Ende starr mit einem Block 6 verbunden
ist, mit einem Einschnitt, der zwei Klemmbacken 6a, 6b zum Greifen
einer weiteren Stange in einem Durchgang 6c zwischen den
Backen vorgibt, mittels Sicherungsbolzen, welche Löcher 6d erfas sen.
Das Ende jeder Stange 5 gegenüberliegend dem Block 6 ist
im Block einer weiteren Stange angezogen.
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Darüber hinaus
sind Bezugsvorrichtungen bereitgestellt, die die präzise Positionierung
jeder Stange 5 in Bezug auf einen jeweiligen Block 6 garantieren.
Im veranschaulichten Beispiel in 5 enthält jede
der Vorrichtungen ein ringförmiges
Element 19. Das ringförmige
Element 19 hat eine Nabe 20, welche auf eine jeweilige
Stange 5 aufgepasst ist und welche wenigstens ein radiales
Loch 21 aufweist (im veranschaulichten Beispiel sind zwei
Löcher
bereitgestellt, die in 90° voneinander
angelegt sind) zur Erfassung von Verbindungsstiften, die dazu bestimmt sind,
entsprechende radiale Löcher 22 zu
erfassen (in 5 kann ein radiales Loch 22 am
anderen Ende der Stange 5 gesehen werden), hergestellt
auf jedem Ende der Stange 5. Das ringförmige Element 19 enthält ferner
eine Krone 23 mit einer umfänglichen Folge von Löchern 24 mit
einer Achse parallel zur Achse der Nabe 20 und dazu bestimmt,
wahlweise durch axiale Verbindungsstifte erfasst zu werden, die
dazu bestimmt sind, Löcher 25 zu
erfassen, die im Block 6 erhalten werden gemäß einer
Achse parallel zur Achse der Stange 5, auf welcher das
ringförmige
Element 19 befestigt ist.
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Wie
gesehen werden kann ist es Dank der Bezugsvorrichtungen 19 möglich, auf
einfache und schnelle Weise die gewünschte Geometrie der netzförmigen Struktur 4 zu
gewährleisten.
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Schließlich ermöglicht die
Ausrüstung
der Erfindung einerseits, sie durch einfache, leichte und schnelle
Arbeitsgänge
zu reproduzieren und andererseits gewährleistet sie die Möglichkeit
der Zertifizierung der Geometrie der Struktur selbst auf eine Weise,
die ebenso einfach und schnell ist.
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Natürlich ohne
Beeinträchtigung
des Prinzips der Erfindung können
die Einzelheiten der Konstruktion und der Ausführungsform breit in Bezug auf das,
was hierin lediglich als Beispiel veranschaulicht wurde, variieren,
ohne dabei vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Zum Beispiel, obwohl die beigefügten
Ansprüche
sich explizit auf eine Ausrüstung
beziehen, die dazu bestimmt ist, durch einen Industrieroboter verwendet
zu werden, muss jede Struktur zum Stützen oder Greifen von Stücken oder
Baugruppen, die Verarbeitung oder Zusammenbau unterzogen werden,
als im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung beinhaltet betrachtet
werden, die die Eigenschaften hat, auf die in den beigefügten Ansprüchen Bezug
genommen wird, sogar wenn die Struktur nicht dazu bestimmt ist,
durch einen Roboter verwendet zu werden.